大爆炸理論早在1948年，伽莫夫和他的合作者就提出了一個“大爆炸”宇宙理論，預言了早期宇宙遺留下一個微波輻射背景，溫度應是5K。由於他們的計算在細節上不完全正確，以及當時高能物理達到的階段尚不足以使物理學家和天文學家對宇宙的早期起源感到有信心，這個理論未受到物理學界的認真對待。
天線上的噪音在1965年以前的好些年裡，天體物理學家並不知道大爆炸理論要求存在一個微波背景輻射，並可能實際被觀測到，儘管有關的技術條件早在一二十年前就已具備了。1964年彭齊亞斯和威爾遜兩位美國射電天文學家用貝爾電話實驗室在新澤西的一架噪聲極低的角狀反射天線去測量高銀緯區（即銀河平面以外區域）發出的射電波強度。這種測量特別困難，問題是怎樣將它們與天線幹擾噪聲區別開來。大氣層噪聲與大氣層厚度有關，強度應與天線的方向有關；放大器電路的噪聲可用液氦溫度的“冷負載”設備消除。他們二人本打算在7.35cm波長上驗證天線本身的噪聲確可忽略不計，之後，再在21cm波長上去觀測星系本身。出乎他二人意料之外，在7.35cm波長上它們收到了相當大的與方向無關的微波噪聲。在隨後的一年裡他們發覺這天電噪聲既在一日之中沒有變化，也不隨季節而漲落。這種噪聲顯然不像是來自銀河系的。否則我們早應該觀察到來自酷似銀河系的仙女座大星雲M31強烈的7.35cm電磁輻射。他們觀測到的噪聲似乎產生於廣闊的宇宙深處。為了徹底弄清噪聲的來源，還需檢驗一下天線本身，看它的電噪聲是否比預期的高。特別是人們知道有一對各自曾在這天線的喉部築過巢，在那裡遺留了一層被彭齊亞斯委婉地稱之為“白色電解質”的東西。1965年天線的喉部被拆開，這些骯髒的東西被清除掉，但想盡各種辦法，仍然觀察到的噪聲水平降低不多。這種噪聲到底是從哪裡來的？無線電工程師常用“等效溫度”來描寫射電噪聲的強度，彭奇亞斯和威爾孫二人發現他們收到的射電噪聲的等效溫度在2.5~4.5K之間。有一天，彭奇亞斯為別的事打電話給另一位射電天文學家、麻省理工學院的伯克，伯克輾轉地知道普林斯頓大學的一個青年物理學家皮伯斯在一次學術報告中說起，早期宇宙應遺留下一個10K的射電噪聲背景。皮伯斯就順便把這一情況告知了彭奇亞斯，使他和普林斯頓的人聯繫上。
普林斯頓有幾位實驗物理學家，迪克、羅爾和威金森。他們已著手裝置一架噪聲極低的小型天線，以便觀測早期宇宙遺留下來的輻射。在迪克等人未完成測量裝置之前，他接到彭奇亞斯的電話。於是他們決定分別在《天體物理雜誌》上各發表一篇通訊。彭奇亞斯和威爾孫非常謹慎，文章用了一個很穩重的標題：“在4080Mc/s額外天線溫度的測量”。他們只是宣佈有效天頂噪聲溫度的測量比預期高出3.5K，而避免做出任何宇宙學的解釋，只在附註內提到迪克等人的通訊可能為此提供一種說明。微波背景輻射這些微波輻射真是早期宇宙遺留下來的“化石”嗎？為了最終證明這一點，需要知道它的頻譜是否符合普朗克的黑體輻射公式。羅爾和威金森繼彭奇亞斯等人之後在3.2cm波長也作了測量，此後射電天文學家們在許多不同波長上都作了測量。測量結果表明，輻射強度隨波長的變化符合普朗克分佈，等效溫度約為2.7K。不過，要想使結論有最大的說服力，還必須把測量的波長範圍擴展到把頻譜極大值包括進去。對3K左右的黑體輻射來說，λ≤0.1cm。不幸的是，地球的大氣層對λ＜0.3cm的輻射不大透明。到了1972年，康奈爾火箭小組和麻省理工學院氣球小組在大氣層外測量的報告表明，輻射譜符合約為3K的黑體輻射。於是大爆炸宇宙模型獲得了最強有力地證明，此後，大爆炸宇宙理論逐漸被廣泛接受，並稱之為宇宙的“標準模型”。彭奇亞斯和威爾孫分享了1978年的諾貝爾物理學獎。
